02211自動(dòng)化制造系統(tǒng)考點(diǎn)復(fù)習(xí)整理

第一章

概論

二、考核要求

1.識(shí)記：

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有關(guān)自動(dòng)化的基本概念：

指設(shè)計(jì)一種控制設(shè)備來取代人力操作機(jī)械的動(dòng)作，以達(dá)到各種機(jī)械自動(dòng)、半自動(dòng)運(yùn)行的目的，是機(jī)械化得高級(jí)階段。

l

機(jī)械制造自動(dòng)化系統(tǒng)各組成部分的基本功能：

加工系統(tǒng)

即能完成工件的切削加工、排屑、清洗和測量的自動(dòng)化設(shè)備與裝置

工件支撐系統(tǒng)

即能完成工件輸送、搬運(yùn)以及存儲(chǔ)功能的工件供給裝置

刀具支撐系統(tǒng)

即包括刀具的裝配、輸送、交換和存儲(chǔ)裝置以及刀具的預(yù)調(diào)和管理系統(tǒng)

控制與管理系統(tǒng)

即對(duì)制造過程的監(jiān)控、檢測、協(xié)調(diào)與管理

l

按設(shè)備分類的各種機(jī)械制造自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)和適用范圍：

1)

剛性半自動(dòng)化單機(jī)

特點(diǎn)：是一種除上下料外可以自動(dòng)地完成單個(gè)工藝過程加工循環(huán)的機(jī)床。

適用范圍：適用于產(chǎn)品品種變化范圍和生產(chǎn)批量都較大的制造系統(tǒng)。缺點(diǎn)是調(diào)整工作量大，加工質(zhì)量較差，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度也大。

2)

剛性自動(dòng)化單機(jī)

特點(diǎn)：在剛性半自動(dòng)化單機(jī)的基礎(chǔ)上增加自動(dòng)上下料裝置而形成的自動(dòng)化機(jī)床。實(shí)現(xiàn)的也是單個(gè)工藝過程的全部加工循環(huán)。

適用范圍：這種機(jī)床往往需要定制或改裝，常用于品種變化很小，但生產(chǎn)批量特別大的場合。投資少、見效快，但通用性差。

3)

剛性自動(dòng)線（剛性自動(dòng)化生產(chǎn)線）

特點(diǎn)：是用工件輸送系統(tǒng)將各種剛性自動(dòng)化加工設(shè)備和輔助設(shè)備按一定的順序連接起來，在控制系統(tǒng)的作用下完成單個(gè)零件加工的復(fù)雜大系統(tǒng)。

適用范圍：

在剛性自動(dòng)線上，被加工零件以一定的生產(chǎn)節(jié)拍，順序通過各個(gè)工作位置，自動(dòng)完成零件預(yù)定的全部加工過程和部分檢測過程。具有很高的自動(dòng)化程度，具有統(tǒng)一的控制系統(tǒng)和嚴(yán)格的生產(chǎn)節(jié)奏。

4)

剛性綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

特點(diǎn)：剛性自動(dòng)線只能完成單個(gè)零件的所有相同工序（如切削加工工序），對(duì)于其它自動(dòng)化制造內(nèi)容如熱處理、鍛壓、焊接、裝配、檢驗(yàn)、噴漆甚至包裝卻不可能全部包括在內(nèi)。包括上述內(nèi)容的復(fù)雜大系統(tǒng)稱為剛性綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。

適用范圍：它常用于產(chǎn)品比較單一，但工序內(nèi)容多，加工批量特別大的零部件的自動(dòng)化制造。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資強(qiáng)度大，建線周期長，更換產(chǎn)品困難，但生產(chǎn)效率極高，加工質(zhì)量穩(wěn)定，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低。

5)

數(shù)控機(jī)床

特點(diǎn)：數(shù)控機(jī)床用來完成零件一個(gè)工序的自動(dòng)化循環(huán)加工。按照事先編好的程序，自動(dòng)控制機(jī)床各部分的運(yùn)動(dòng)，而且還能控制選刀、換刀、測量、潤滑、冷卻等工作。

適用范圍：適用于加工精度較高，且重復(fù)性好的場合。

6)

加工中心

特點(diǎn)：加工中心（MC）是在一般數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上增加刀庫和自動(dòng)換刀裝置而形成的一類更復(fù)雜但用途更廣、效率更高的數(shù)控機(jī)床。由于具有刀庫和自動(dòng)換刀裝置，就可以在一臺(tái)機(jī)床上完成車、銑、鏜、鉆、鉸、攻螺紋、輪廓加工等多個(gè)工序的加工。

適用范圍：加工中心機(jī)床具有工序集中、可以有效縮短調(diào)整時(shí)間和搬運(yùn)時(shí)間、減少在制品庫存、加工質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。

7)

柔性制造單元

特點(diǎn)：柔性制造單元（FMC）是一種由1～3臺(tái)計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床或加工中心所組成，單元中配備有某種形式的托盤交換裝置或工業(yè)機(jī)器人，由單元計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序編制及分配、負(fù)荷平衡和作業(yè)計(jì)劃控制的小型化柔性制造系統(tǒng)。

適用范圍：柔性制造單元常用于品種變化不是很大、生產(chǎn)批量中等的生產(chǎn)規(guī)模中。優(yōu)點(diǎn)是：占地面積較小，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不很復(fù)雜，成本較低，投資較小，可靠性較高，使用及維護(hù)均較簡單。

8)

柔性制造系統(tǒng)

組成：兩臺(tái)以上的數(shù)控加工設(shè)備、一個(gè)自動(dòng)化的物料及刀具儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、若干臺(tái)輔助設(shè)備（如清洗機(jī)、測量機(jī)、排屑裝置、冷卻潤滑裝置等）和一個(gè)由多級(jí)計(jì)算機(jī)組成的控制和管理系統(tǒng)。內(nèi)部包括兩類不同性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，一類是系統(tǒng)的信息流，一類是系統(tǒng)的物料流，物料流受信息流的控制。

適用范圍：一般情況下，柔性制造系統(tǒng)適用于品種變化不大，批量在200～2500件的中等批量生產(chǎn)。

2.領(lǐng)會(huì)：

l

機(jī)械制造系統(tǒng)的不同特性：

1)

制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方面

制造系統(tǒng)是制造過程所涉及的硬件（包括人員、設(shè)備、物料流、各種輔助裝置等）及相關(guān)軟件（包括制造理論、制造技術(shù)和制造信息等）組成的一個(gè)統(tǒng)一整體。

2)

制造系統(tǒng)的功能方面

制造系統(tǒng)是一個(gè)將制造資源（原材料、能源、勞動(dòng)力等）轉(zhuǎn)變?yōu)槌善坊虬氤善返妮斎胼敵鱿到y(tǒng)。

3)

制造系統(tǒng)的過程方面

制造系統(tǒng)是制造生產(chǎn)的運(yùn)行過程，包括市場分析、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝編制、制造實(shí)施、檢驗(yàn)出廠、產(chǎn)品銷售等多個(gè)環(huán)節(jié)的制造全過程。

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機(jī)械制造系統(tǒng)中“三流”的概念：

1)

物料流

機(jī)械加工系統(tǒng)輸入的是原材料或坯料或半成品以及相應(yīng)的刀具、量具、夾具、潤滑油、切削液等輔助物料，經(jīng)過輸送、裝夾、加工檢驗(yàn)等過程，最后輸出半成品或產(chǎn)品及切屑。整個(gè)加工過程（含加工準(zhǔn)備階段）是物料輸入和輸出的動(dòng)態(tài)過程，這種物料在機(jī)械加工系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)被稱為物料流。

2)

信息流

在機(jī)械加工系統(tǒng)中，必須集成各個(gè)方面的信息，以保證機(jī)械加工過程的正常進(jìn)行。這些信息主要包括加工任務(wù)、加工工序、加工方法、刀具狀態(tài)、工件要求、質(zhì)量指標(biāo)、切削參數(shù)等等。這些信息又可分為靜態(tài)信息（如工件尺寸要求、公差大小等）和動(dòng)態(tài)信息（如刀具磨損程度、機(jī)床故障狀態(tài)等），所有這些信息構(gòu)成了機(jī)械加工過程的信息系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)不斷地與機(jī)械加工過程的各種狀態(tài)進(jìn)行信息交換，從而有效地控制機(jī)械加工過程，以保證機(jī)械加工的效率和產(chǎn)品質(zhì)量。這種信息在機(jī)械加工系統(tǒng)中的作用過程稱為信息流。

3)

能量流

機(jī)械加工系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)過程中的所有運(yùn)動(dòng)，特別是物料的運(yùn)動(dòng)，均需要能量來維持。來自機(jī)械加工系統(tǒng)外部的能量（一般是電能），多數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。一部分機(jī)械能用以維持系統(tǒng)中的各種運(yùn)動(dòng)，另一部分通過傳遞、損耗而達(dá)到機(jī)械加工的切削區(qū)域，轉(zhuǎn)變?yōu)榉蛛x金屬的動(dòng)能和勢能。這種在機(jī)械加工過程中的能量運(yùn)動(dòng)稱為能量流。

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制造技術(shù)的信息化對(duì)自動(dòng)化發(fā)展的作用：

制造技術(shù)的信息化帶動(dòng)了自動(dòng)化的發(fā)展，改變了傳統(tǒng)制造自動(dòng)化的概念，使得產(chǎn)品生命周期明顯縮短、產(chǎn)品品種日益增多、產(chǎn)品成本結(jié)構(gòu)發(fā)生變化、產(chǎn)品交貨期不斷縮短。

第二章

自動(dòng)化控制方法與技術(shù)

二、考核要求

1.識(shí)記：

l

自動(dòng)控制的構(gòu)成、基本要求、方式

構(gòu)成：包括實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能的裝置及其控制對(duì)象，通常由指令存儲(chǔ)裝置、指令控制裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳遞及轉(zhuǎn)換裝置等部分構(gòu)成。

基本要求：應(yīng)能保證各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的使用性能、加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率及工作可靠性

1)

應(yīng)保證各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作或整個(gè)加工過程能夠自動(dòng)進(jìn)行。

2)

為便于調(diào)試和維護(hù)，各單機(jī)應(yīng)具有相對(duì)獨(dú)立的自動(dòng)控制裝置，同時(shí)還應(yīng)便于和總控制系統(tǒng)相匹配。

3)

柔性加工設(shè)備的自動(dòng)控制系統(tǒng)要和加工品種的變化相適應(yīng)。

4)

自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)力求簡單可靠。

5)

能夠適應(yīng)工作環(huán)境的變化，具有一定的抗干擾能力。

6)

應(yīng)設(shè)置反映各執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)的信號(hào)及報(bào)警裝置。

7)

裝調(diào)試、維護(hù)修理方便。

8)

控制裝置及管線布置要安全合理，整齊美觀。

9)

自動(dòng)控制方式要與工廠的技術(shù)水平、管理水平、經(jīng)濟(jì)效益及工廠近期生產(chǎn)發(fā)展趨勢相適應(yīng)。

方式：

1)

開環(huán)控制方式

系統(tǒng)的輸出量對(duì)系統(tǒng)的控制作用沒有影響的控制方式。指令的程序和特征是預(yù)先設(shè)計(jì)好的，不因被控制對(duì)象實(shí)際執(zhí)行指令的情況而改變。此種控制方式比較簡單，在機(jī)械加工設(shè)備中廣為使用。

2)

閉環(huán)控制方式

系統(tǒng)的輸出信號(hào)對(duì)系統(tǒng)的控制作用具有直接影響的控制方式。利用反饋裝置將輸出和輸入兩端相連，并利用反饋裝置來減少系統(tǒng)誤差。此種系統(tǒng)控制精度高，但比較復(fù)雜。

3)

分散控制方式

又稱行程控制或繼動(dòng)控制，指令存儲(chǔ)和控制裝置按一定程序分散布置，當(dāng)前一機(jī)構(gòu)完成了預(yù)定的動(dòng)作以后，發(fā)出完成信號(hào)，并利用這一信號(hào)引發(fā)下一機(jī)構(gòu)動(dòng)作，如此繼續(xù)下去，直到完成預(yù)定的全部動(dòng)作。優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)的方法簡單，電氣元件通用性強(qiáng)。分散控制系統(tǒng)本身具有一定的互鎖性，但當(dāng)順序動(dòng)作較多時(shí)，自動(dòng)循環(huán)的時(shí)間會(huì)增加，這對(duì)提高生產(chǎn)效率不利。

4)

集中控制方式

具有一個(gè)中央指令存儲(chǔ)和指令控制裝置，并按時(shí)間順序連續(xù)或間隔地發(fā)出各種控制指令的控制系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：所有指令存儲(chǔ)和控制裝置都集中在一起，控制鏈又短又簡單，這樣，控制系統(tǒng)就比較簡單，調(diào)整也比較方便。停止指令由執(zhí)行部件移動(dòng)到一定位置時(shí)壓下限位開關(guān)而發(fā)出。避免某一部件發(fā)生故障，其他部件繼續(xù)運(yùn)動(dòng)與之發(fā)生碰撞或干涉。

5)

程序控制方式

按照預(yù)定的程序來控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)使之自動(dòng)進(jìn)行工作循環(huán)的系統(tǒng)。又分為：固定程序控制系統(tǒng)（系統(tǒng)的程序是固定不變的，適合大批量的生產(chǎn)的專用設(shè)備）、可變程序控制系統(tǒng)（程序在一定范圍內(nèi)改變，以適合加工品種的變化，適用于多品種輪番生產(chǎn)）

6)

數(shù)字控制方式

采用數(shù)控裝置，以二進(jìn)制碼形式編制加工程序，控制各工作不見得動(dòng)作順序、速度、位移量及各種輔助功能的控制系統(tǒng)，簡稱“數(shù)控”。適用于加工零件的表面形狀復(fù)雜、品種經(jīng)常改變的單件或小批量生產(chǎn)

7)

計(jì)算機(jī)控制方式

用電子計(jì)算機(jī)作為控制裝置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)控制能達(dá)到一般電子裝置所不能達(dá)到的控制效果，實(shí)現(xiàn)各種優(yōu)化控制。計(jì)算機(jī)不僅能夠控制一臺(tái)設(shè)備、一條生產(chǎn)線，還能控制一個(gè)車間、一個(gè)工廠。

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機(jī)械、液壓、氣動(dòng)、電氣和計(jì)算機(jī)控制的基本概念：

機(jī)械傳動(dòng)控制：一般傳遞的動(dòng)力和信號(hào)都是機(jī)械連接的，所以在高速時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的傳遞與信號(hào)處理，并且還可以重復(fù)兩個(gè)動(dòng)作。控制元件同時(shí)又是驅(qū)動(dòng)元件。

液壓控制：利用液體工作介質(zhì)的壓力勢能實(shí)現(xiàn)能量的傳遞及控制的。作為動(dòng)力傳遞，因壓力較高，所以用小的執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以輸出較大的力，并且使用壓力控制閥可以很容易地改變它的輸出力。

氣動(dòng)控制：以壓縮空氣為工作介質(zhì)進(jìn)行能量和信號(hào)傳遞的工程技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)各種生產(chǎn)和自動(dòng)控制的重要手段之一。優(yōu)點(diǎn)：具有經(jīng)濟(jì)、安全、可靠、便于操作等特點(diǎn)，改善勞動(dòng)條件、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。

電氣控制：通過執(zhí)行預(yù)定的控制程序，使生產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作和目標(biāo)，以達(dá)到正確和安全的自動(dòng)工作的目的計(jì)算機(jī)控制：

1)

普通數(shù)控機(jī)床的控制：采用專用計(jì)算機(jī)，以數(shù)碼的形式編制加工程序，控制機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)作順序、速度、位移量及各種輔助功能。

2)

加工中心的控制：多采用小型計(jì)算機(jī)控制，能夠?qū)崿F(xiàn)同族零件的自動(dòng)加工，變換品種方便。

3)

計(jì)算機(jī)數(shù)控：在數(shù)控裝置中引入一臺(tái)小型通用計(jì)算機(jī)，具有適應(yīng)性強(qiáng)、工藝過程控制系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)能密切配合、操作方便等優(yōu)點(diǎn)

4)

計(jì)算機(jī)群控：

間接式群控系統(tǒng)：用數(shù)字通信傳輸線路將數(shù)控系統(tǒng)和群控計(jì)算機(jī)直接連接起來，取代了紙帶輸入機(jī)，數(shù)控裝置硬件線路的功能沒有被計(jì)算機(jī)軟件取代。

直接式群控系統(tǒng)：由計(jì)算機(jī)代替硬件數(shù)控裝置的部分或全部功能，幾臺(tái)乃至幾十臺(tái)數(shù)控機(jī)床或其他數(shù)控設(shè)備接受從遠(yuǎn)處中心計(jì)算機(jī)的遙控指令，通過傳輸線以聯(lián)機(jī)、實(shí)時(shí)、分時(shí)的方式送到機(jī)床控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的控制。

5)

適應(yīng)控制：系統(tǒng)本身能夠隨著環(huán)境條件和結(jié)構(gòu)不可預(yù)計(jì)的變化，自行調(diào)整或修改系統(tǒng)變量，這種本身具有適應(yīng)能力的控制系統(tǒng)，稱為適應(yīng)控制系統(tǒng)。

2.領(lǐng)會(huì)：

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各種自動(dòng)化控制方式的優(yōu)缺點(diǎn)及比較（見上）

l

典型控制技術(shù)中步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)的控制原理與工作特點(diǎn)

1)

步進(jìn)電動(dòng)機(jī)：將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的離散值控制電動(dòng)機(jī)，每當(dāng)輸入一個(gè)電脈沖就動(dòng)一步。優(yōu)點(diǎn)：沒有累計(jì)誤差，結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便，制造成本低，適用于中小型機(jī)床和速度精度要求不高的地方；缺點(diǎn)是效率較低、發(fā)熱大，有時(shí)會(huì)失步

2)

交流伺服電動(dòng)機(jī)：電機(jī)內(nèi)部是永磁鐵，驅(qū)動(dòng)器控制的U/V/W三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。其精度取決于編碼器的精度。特點(diǎn)：無電刷和換向器，工作可靠，對(duì)維護(hù)和保養(yǎng)要求低；定子繞組散熱比較方便；慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性，適應(yīng)于高速大扭矩工作狀態(tài)。

第三章

加工設(shè)備自動(dòng)化

二、考核要求

1.識(shí)記：

l

自動(dòng)化加工設(shè)備的分類：

1)

全（半）自動(dòng)單機(jī)：分為單軸和多軸，利用多種形式的全（半）自動(dòng)單機(jī)固有的和特有的性能來完成各種零件和各種工序的加工，是實(shí)現(xiàn)加工過程自動(dòng)化普遍采用的方法。

2)

組合機(jī)床：以通用部件為基礎(chǔ)，配以少量按加工件特定形狀和加工工藝設(shè)計(jì)的專用部件和夾具而組成的機(jī)床

3)

自動(dòng)線（TL）：由工件傳輸系統(tǒng)和控制系統(tǒng)將一組自動(dòng)機(jī)床和輔助設(shè)備按工藝順序連接起來，可自動(dòng)完成產(chǎn)品的全部或部分加工過程的生產(chǎn)系統(tǒng)。

4)

一般數(shù)控機(jī)床（NC）：用數(shù)字代碼形式的程序控制機(jī)床，按指定的工作程序、運(yùn)動(dòng)速度、軌跡進(jìn)行自動(dòng)加工的機(jī)床。

5)

加工中心（MC）：更高形式的數(shù)控機(jī)床，其具有刀庫和自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、交換工作臺(tái)等。

6)

柔性制造單元（FMC）：由1~3臺(tái)數(shù)控機(jī)床和物料傳輸裝置組成，單元內(nèi)設(shè)有刀具庫、工件存儲(chǔ)站、單元控制系統(tǒng)。機(jī)床可自動(dòng)裝卸工件、更換刀具、檢測工件的加工精度和刀具磨損的情況，適用于中小批量生產(chǎn)。

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數(shù)控技術(shù)在單機(jī)工作自動(dòng)化中的地位與作用：數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)是制造自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展史上一個(gè)里程碑，它對(duì)多品種、小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化意義重大，幾乎是目前經(jīng)濟(jì)性實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)自動(dòng)化的唯一實(shí)用技術(shù)。

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沖壓自動(dòng)化過程的實(shí)現(xiàn)：根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)條件、加工方式等情況采取不同的方式，一般有在通用壓力機(jī)上使用自動(dòng)沖模、通用自動(dòng)沖壓壓力機(jī)、專用自動(dòng)沖壓壓力機(jī)以及沖壓自動(dòng)線等幾種。沖壓件品種單一時(shí)，用自動(dòng)沖模實(shí)現(xiàn)沖壓自動(dòng)化較為適宜；品種較多時(shí)，在通用自動(dòng)壓力機(jī)上用普通沖模自動(dòng)化生產(chǎn)比較合理；批量很大時(shí)，要考慮以專用自動(dòng)壓力機(jī)代替通用壓力機(jī)的可能性；大型沖壓件的自動(dòng)化生產(chǎn)，往往以自動(dòng)線的形式出現(xiàn)。

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自動(dòng)線的種類、組成、連線方式與布局：是一組用運(yùn)輸機(jī)構(gòu)聯(lián)系起來的由多臺(tái)自動(dòng)機(jī)床（或工位）、工件存放裝置以及統(tǒng)一自動(dòng)控制裝置等組成的自動(dòng)加工機(jī)器系統(tǒng)。在自動(dòng)線的工作過程中，工件以一定的生產(chǎn)節(jié)拍，按照工藝順序自動(dòng)地經(jīng)過各個(gè)工位，不需要工人直接參與操作，自動(dòng)地完成預(yù)定的加工內(nèi)容。

1)

通用機(jī)床自動(dòng)線

在通用機(jī)床自動(dòng)線上完成的典型工藝主要是各種車削、磨削、銑削、拉削、切削齒輪和鉆削等

2)

組合機(jī)床自動(dòng)線

是針對(duì)一個(gè)零件的全部加工要求和加工工序?qū)ｉT設(shè)計(jì)制成的由若干臺(tái)組合機(jī)床組成的自動(dòng)生產(chǎn)線

3)

柔性自動(dòng)線

為了適應(yīng)多品種生產(chǎn)，原來由專用機(jī)床組成的自動(dòng)線改用數(shù)控機(jī)床或由數(shù)控操作的組合機(jī)床組成柔性自動(dòng)線。

2.領(lǐng)會(huì)：

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單機(jī)自動(dòng)化的意義：單臺(tái)加工設(shè)備的自動(dòng)化能較好地滿足零件加工過程中某個(gè)或幾個(gè)工序的加工半自動(dòng)化和自動(dòng)化的需要，為多機(jī)床管理創(chuàng)造了條件，是建立自動(dòng)生產(chǎn)線和過渡到全盤自動(dòng)化的必要前提，是機(jī)械制造業(yè)更進(jìn)一步向前發(fā)展的基礎(chǔ)。

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單機(jī)自動(dòng)化中的機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用和數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用：

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對(duì)幾種典型自動(dòng)化設(shè)備特點(diǎn)與應(yīng)用的了解：

一、車削自動(dòng)化：包含多個(gè)單元?jiǎng)幼鞯淖詣?dòng)化和工作循環(huán)的自動(dòng)化

1)

單軸自動(dòng)車床：能按一定程序自動(dòng)完成工作循環(huán)，主要用于棒料、盤料加工。

2)

數(shù)控車床：主要用于回轉(zhuǎn)體的加工，是數(shù)控機(jī)床中產(chǎn)量最大、用途最廣的一個(gè)品種。具有精度高、效率高、柔性大、可靠性好，工藝能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，并能按模塊化原則設(shè)計(jì)制造。

特點(diǎn)：A）數(shù)控車床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度高

B）數(shù)控車床具有高精度。

C）數(shù)控車床能實(shí)現(xiàn)多種工序復(fù)合的全部加工

D）數(shù)控車床具有高柔性

3)

車削中心：與數(shù)控臥式車床的區(qū)別在于：車削中心的轉(zhuǎn)塔刀架上帶有能使刀具旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力刀座，主軸具有按輪廓成形要求連續(xù)回轉(zhuǎn)（不等速回轉(zhuǎn)）運(yùn)動(dòng)和進(jìn)行連續(xù)精確分度的C

軸功能，并能與X軸或Z軸聯(lián)動(dòng)，數(shù)控臥式車床則無這些特點(diǎn)。除具有數(shù)控車床的特點(diǎn)，還可以在此基礎(chǔ)上發(fā)展出車磨中心、車銑中心等多工序復(fù)合加工的機(jī)床，有的還可以完成數(shù)控激光加工。當(dāng)車削中心的主軸具有C

軸功能時(shí)，主軸便能夠進(jìn)行分度、定向，配合轉(zhuǎn)塔刀架的動(dòng)力刀座，則幾乎所有的加工都可在一次裝夾中完成。

二、鉆銑削加工自動(dòng)化

鉆削自動(dòng)化大部分都是在各類普通鉆床的基礎(chǔ)上，配備點(diǎn)位數(shù)控系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。

鉆削加工中心以鉆削為主，可完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、锪孔、攻螺紋等加工，還兼有輕載荷銑削、鏜削功能。

數(shù)控銑床、仿形銑床的出現(xiàn)，提高了銑床的加工精度和自動(dòng)化程度，使復(fù)雜型面加工自動(dòng)化成為可能。特別是數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用擴(kuò)大了銑床的加工范圍，提高了銑床的自動(dòng)化程度。除能加工平面、溝槽、輪齒、螺紋、花鍵軸等外，還可加工比較復(fù)雜的型面。

三、組合機(jī)床

組合機(jī)床是一種按工件加工要求和加工過程設(shè)計(jì)和制造的專用機(jī)床。組合機(jī)床具有工序集中、生產(chǎn)率高、自動(dòng)化程序較高、造價(jià)相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)；但也有專用性強(qiáng)、改裝不十分方便等缺點(diǎn)。

組合機(jī)床自動(dòng)化水平主要是通過數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)的，一種是工藝的需要；另一種是在多工序加工或多品種加工時(shí)，為了加速轉(zhuǎn)換和調(diào)整而采用數(shù)控。

四、加工中心：備有刀庫并能自動(dòng)更換刀具對(duì)工件進(jìn)行多工序集中加工的數(shù)控機(jī)床。

2）

加工精度高：實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)化，避免人為失誤；多工序集中加工，減少工件安裝次數(shù)

3）

生產(chǎn)率高：具有自動(dòng)換刀的功能，實(shí)現(xiàn)多工序集中加工，停機(jī)時(shí)間短，減少工序周轉(zhuǎn)時(shí)間，工件生產(chǎn)周期明顯縮短。

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柔性加工自動(dòng)化的基本原理與方式：

FTL的工藝基礎(chǔ)是成組技術(shù)。按照成組加工對(duì)象確定工藝過程，選擇適宜的數(shù)控加工設(shè)備和物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)組成FTL。三部分構(gòu)成：①數(shù)控機(jī)床、專用機(jī)床及組合機(jī)床；②托板（工件）輸送系統(tǒng)；③控制系統(tǒng)。

第四章

物料供輸自動(dòng)化

二、考核要求

1.識(shí)記：

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物流及物流系統(tǒng)的基本概念、功用與組成：

物流是物料的流動(dòng)過程，按性質(zhì)分：工件流（原材料、半成品、成品）、工具流（刀具、夾具）、配套流（托盤、輔助材料、備件）

物流系統(tǒng)是指：工件流、工具流、配套流的移動(dòng)與存儲(chǔ)。作用：將制造系統(tǒng)中的物料及時(shí)地輸送到有關(guān)設(shè)備或倉儲(chǔ)設(shè)施處，主要完成物料的存儲(chǔ)、輸送、裝卸、管理等功能。

物料系統(tǒng)的組成：

1）

單機(jī)自動(dòng)供料裝置：完成單機(jī)自動(dòng)上下料任務(wù)

2）

自動(dòng)線輸送任務(wù)：完成自動(dòng)線上物料輸送任務(wù)

3）

FMS物流系統(tǒng)：完成FMS物料的傳輸

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單機(jī)自動(dòng)供料方式、主要組成部件和工件的定向方法：

自動(dòng)供料裝置組成：儲(chǔ)料器（一般設(shè)計(jì)成料倉式或料斗式）、輸料槽（由工件的輸送方式<靠自重或強(qiáng)制輸送>和工件的形狀，輸料槽有許多結(jié)構(gòu)形式，靠工件自重輸送的自流式輸料槽結(jié)構(gòu)簡單，但可靠性較差；半自流式或強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)式輸料槽可靠性高）、定向定位裝置、上料器（供料和隔料機(jī)構(gòu)的功用是定時(shí)地把工件逐個(gè)輸送到機(jī)床加工位置，設(shè)計(jì)為一體）

供料方式：儲(chǔ)料器儲(chǔ)存一定數(shù)量的工件，根據(jù)加工設(shè)備的需求自動(dòng)輸出工件，經(jīng)輸料槽和定向定位裝置傳送到指定位置，再由上料器將工件送入機(jī)床加工位置。

定向方法：料倉式儲(chǔ)料器需人工將工件按一定方向擺放在倉內(nèi)，料斗式儲(chǔ)料器只需將工件倒入料斗，由料斗自動(dòng)完成定向，有些外形復(fù)雜的工件，不可能在料斗內(nèi)一次定向完成，因此需在料斗外的輸料槽中進(jìn)行二次定向。

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不同自動(dòng)線物流的輸送形式、輸送裝置、轉(zhuǎn)位裝置的作用和功能特點(diǎn):

自動(dòng)線是指按加工工藝排列的若干臺(tái)加工設(shè)備及其輔助設(shè)備，并用自動(dòng)輸送系統(tǒng)聯(lián)系起來的自動(dòng)生產(chǎn)線。在自動(dòng)線上，工件以一定的生產(chǎn)節(jié)拍，按工藝順序自動(dòng)地通過各個(gè)工作位置，完成預(yù)定的工藝過程。

1)

帶式輸送系統(tǒng)是一種利用連續(xù)運(yùn)動(dòng)且具有撓性的輸送帶來輸送物料的輸送系統(tǒng)。帶式輸送系統(tǒng)主要輸送散狀物料，但也能輸送單件質(zhì)量不大的工件。主要有輸送帶、驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)滾筒、托輥、張緊裝置等組成。

2)

鏈?zhǔn)捷斔拖到y(tǒng)由鏈條、鏈輪、電動(dòng)機(jī)、減速器、聯(lián)軸器等組成，鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)系統(tǒng)中物料一般通過鏈條上的附件帶動(dòng)前進(jìn)。

3)

步伐式傳送帶有棘爪式、擺桿式等多種形式。它能完成向前輸送和向后退回的往復(fù)動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)工件單向輸送。

4)

輥?zhàn)虞斔拖到y(tǒng)是利用輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)動(dòng)來輸送工件的輸送系統(tǒng)，分為無動(dòng)力輥?zhàn)虞斔拖到y(tǒng)和動(dòng)力輥?zhàn)虞斔拖到y(tǒng)。無動(dòng)力輥?zhàn)虞斔拖到y(tǒng)依靠工件的自重或人的推力使工件向前輸送。動(dòng)力輥?zhàn)虞斔拖到y(tǒng)由驅(qū)動(dòng)裝置通過齒輪、鏈輪、或帶傳動(dòng)使輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)，依靠輥?zhàn)优c工件之間的摩擦力實(shí)現(xiàn)工件的輸送

5)

懸掛輸送系統(tǒng)適用于車間內(nèi)成件物料的空中輸送。懸掛輸送系統(tǒng)節(jié)省空間，更容易實(shí)現(xiàn)整個(gè)工藝流程的自動(dòng)化。分通用懸掛輸送系統(tǒng)和積放式懸掛輸送系統(tǒng)。

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柔性物流系統(tǒng)的意義、柔性物流輸送方式與組成：

物流輸送系統(tǒng)是為FMS服務(wù)的，它決定著FMS的布局和運(yùn)行方式，其整體布局比較復(fù)雜。主要由：

1）直線型輸送形式：適用于按照規(guī)定從一個(gè)工作站到下一個(gè)的工件運(yùn)輸，輸送設(shè)備做直線運(yùn)動(dòng)，在輸送線兩側(cè)布置加工設(shè)備和裝卸站。其內(nèi)存儲(chǔ)量小，常需配合中央倉庫及緩沖站。

2）環(huán)型輸送形式：加工設(shè)備布置在封閉的環(huán)形輸送線的內(nèi)外側(cè)，輸送線上可采用各類連續(xù)輸送機(jī)、輸送小車等設(shè)備。在環(huán)線上，還可增加若干條支線，作存儲(chǔ)或改變輸送線路之用，其內(nèi)存儲(chǔ)量大，可不設(shè)置中央倉庫。環(huán)形輸送形式便于實(shí)現(xiàn)隨機(jī)存儲(chǔ)，具有非常好餓靈活性，應(yīng)用廣泛。

3）網(wǎng)絡(luò)型輸送形式：輸送設(shè)備通常采用自動(dòng)導(dǎo)向小車，其導(dǎo)向線路埋設(shè)在地面下，輸送線路具有很大的柔性，故加工設(shè)備敞開性好，物料輸送靈活，在中小批量產(chǎn)品或新產(chǎn)品試制階段的FMS中應(yīng)用越來越廣。網(wǎng)絡(luò)型輸送形式的線內(nèi)存儲(chǔ)量小，一般需設(shè)置中央倉庫和托盤自動(dòng)交換器

4）機(jī)器人為中心的輸送形式：以搬運(yùn)機(jī)器人為中心，加工設(shè)備布置在機(jī)器人搬運(yùn)范圍的圓周上，一般機(jī)器人配置了夾持回轉(zhuǎn)類零件的夾持器，因此它適用于加工各類回轉(zhuǎn)零件的FMS中。

2.領(lǐng)會(huì)：

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供料機(jī)構(gòu)的基本要求，料倉、料斗的基本作用與結(jié)構(gòu)類型：

基本要求：

1）供料時(shí)間應(yīng)盡可能少，以縮短輔助時(shí)間和提高生產(chǎn)率

2）供料裝置結(jié)構(gòu)盡可能簡單，供料穩(wěn)定可靠

3）供料時(shí)避免大的沖擊，防止供料裝置損傷工件

4）供料裝置要有一定的適用范圍，以適應(yīng)不同類型、不同尺寸的工件要求

5）滿足一些工件的特殊要求

基本作用：料倉或料斗一般用于儲(chǔ)存小型工件，并根據(jù)加工設(shè)備的需求自動(dòng)輸出工件。

料倉分成自重式和外力作用式兩種結(jié)構(gòu)；料斗上料裝置帶有定向機(jī)構(gòu)，工件在料斗中自動(dòng)完成定向

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有軌導(dǎo)向小車及隨行夾具返回裝置的作用和基本要求:

有軌導(dǎo)向小車(RGV)：依靠鋪設(shè)在地面上的軌道進(jìn)行導(dǎo)向并運(yùn)送工件的輸送系統(tǒng)。具有移動(dòng)速度大，加速性能好，承載能力大的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)：RGV鋪設(shè)軌道不宜改動(dòng)，柔性差，車間空間利用率低，噪聲高。

隨行夾具返回裝置：保證工件在各工位的定位精度或結(jié)構(gòu)復(fù)雜無可靠運(yùn)輸基面工件的傳輸。一般將工件先定位夾緊在隨行夾具上，工件和隨行夾具一起傳輸。這樣隨行夾具必須返回到原始位置。分上方返回、下方返回、水平返回。

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托盤及托盤交換器的功用：

托盤是工件與機(jī)床之間的硬件接口，因?yàn)樵谌嵝晕锪飨到y(tǒng)中，工件一般用夾具定位加緊的，而夾具是被安裝的在托盤上的。

托盤交換器是FMS的加工設(shè)備與物料傳輸系統(tǒng)之間的橋梁與接口。不僅起到連接作用，還可暫存工件，起到防止系統(tǒng)阻塞的緩沖作用。

分：

回轉(zhuǎn)式托盤交換器：有兩位、四維、多位形式，多位托盤交換器可以存儲(chǔ)若干個(gè)工件，也稱緩沖工作站或托盤庫。兩位回轉(zhuǎn)式托盤交換器，有兩個(gè)工作位置，機(jī)床加工完畢后，交換器從機(jī)床移出裝有工件的托盤，旋轉(zhuǎn)180°，將沒有加工的工件托盤再送到機(jī)床的加工位置。

往復(fù)式托盤交換器：由一個(gè)托盤庫和一個(gè)托盤交換器組成，當(dāng)機(jī)床加工完畢后，工作臺(tái)橫向移動(dòng)至卸料位置，將裝有已加工工件的托盤移至托盤庫的空位上，然后工作臺(tái)橫向移至裝料位置，托盤交換器再將待加工工件移至工作臺(tái)上。起到小型中間儲(chǔ)料庫的作用，以補(bǔ)償隨機(jī)或非同步生產(chǎn)的節(jié)拍差異。

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自動(dòng)導(dǎo)向小車（AGV）的特點(diǎn)及其結(jié)構(gòu)原理：

定義：是一種由計(jì)算機(jī)控制的，按照一定程序自動(dòng)完成運(yùn)輸任務(wù)的運(yùn)輸工具。

特點(diǎn)：1）較高的柔性

只要改變一下導(dǎo)向程序，就可以方便地改變、修改、擴(kuò)充AGV的移動(dòng)路線，與RGV相比，改造的工作量小得多

2）實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制

由于計(jì)算機(jī)能實(shí)時(shí)地對(duì)AGV進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)AGV與計(jì)算機(jī)的雙向通信。不管小車在何處或何種狀態(tài)，計(jì)算機(jī)都可以用調(diào)頻的方法通過發(fā)射器相任一特定的小車發(fā)出命令，只有頻率相同的小車才能響應(yīng)，反之，小車也能向計(jì)算機(jī)發(fā)回自身狀態(tài)等信息

3）安全可靠

通常AGV備有微處理器控制系統(tǒng)，能與本區(qū)的其他控制器相連可以防止相互之間的碰撞，此外還有報(bào)警信號(hào)燈、揚(yáng)聲器、急停按鈕等安全聯(lián)鎖裝置。

4）維護(hù)方便

AGV大多備有蓄電池狀況自動(dòng)預(yù)報(bào)設(shè)施，當(dāng)蓄電池的儲(chǔ)備能量降到需要再充電的規(guī)定值時(shí)，AGV會(huì)自動(dòng)去充電站充電

按導(dǎo)向方式的不同可將AGV分為以下幾種類型：

1）

線導(dǎo)小車

利用電磁感應(yīng)知道原理進(jìn)行導(dǎo)向的，在行車路線的地面下埋設(shè)環(huán)形感應(yīng)電纜來知道小車運(yùn)動(dòng)

2）

光導(dǎo)小車

利用光電指導(dǎo)原理進(jìn)行導(dǎo)向的，在行車路線上涂上能反光的銀光線條，通過小車上的光敏傳感器接受反射光來制導(dǎo)小車運(yùn)動(dòng)

3）

遙控小車

以無線電發(fā)送接受設(shè)備來傳送控制命令和信息，活動(dòng)范圍和行車路線基本不受限制，柔性較好

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自動(dòng)化倉庫的作用、類型及其各組成部分特點(diǎn)：

作用：在整個(gè)FMS中，當(dāng)物流系統(tǒng)線內(nèi)存儲(chǔ)功能很小而要求有較多的存儲(chǔ)量時(shí)，或者要求無人化生產(chǎn)時(shí)，一般都設(shè)立自動(dòng)化中央倉庫來解決物料的集中存儲(chǔ)問題。

平面?zhèn)}庫：是一種貨架布置在輸送平面內(nèi)的倉庫，它一般存儲(chǔ)大型工件。直線型平面?zhèn)}庫，它的托盤存放站沿輸送線直線排列，有小車完成自動(dòng)存取和輸送。環(huán)形儲(chǔ)料架組成的平面?zhèn)}庫，儲(chǔ)料架作環(huán)形運(yùn)動(dòng)，因此可以在任一空位入庫存儲(chǔ)或根據(jù)控制指令選取工件出庫。

立體倉庫（高層貨架倉庫）：主要由：高層貨架、堆垛機(jī)、輸送小車、控制計(jì)算機(jī)、狀態(tài)檢測儀組成。物料存放在標(biāo)準(zhǔn)的料箱或托盤內(nèi)，然后由巷道式堆垛機(jī)將料箱或托盤送入高層貨架的貨位上，并利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的自動(dòng)存取和管理。

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柔性物流系統(tǒng)仿真的基本概念：

物流系統(tǒng)往往相當(dāng)復(fù)雜，利用仿真技術(shù)對(duì)物流系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行模擬，提出系統(tǒng)的最佳配置。這樣，可為物流系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供科學(xué)決策，有助于保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低設(shè)計(jì)成本。同時(shí)也可提高物流系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。

過程：

1）

建立仿真模型

2）

編程

3）

進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)

4）

仿真結(jié)果處理

5）

總結(jié)

第五章

刀具自動(dòng)化

二、考核要求

1.識(shí)記：

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自動(dòng)化刀具的類型、特點(diǎn)及其選用原則

刀具自動(dòng)化，就是加工設(shè)備在切削過程中自動(dòng)完成選刀、換刀、對(duì)刀、走刀等工作過程

為了保證加工設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行，自動(dòng)化刀具需具有以下特點(diǎn)：

1)

刀具的切削性能必須穩(wěn)定可靠，應(yīng)具有高的耐用度和可靠性

2)

刀具應(yīng)能可靠地?cái)嘈蓟蚓硇?/p>

3)

刀具應(yīng)具有較高的精度

4)

刀具結(jié)構(gòu)應(yīng)保證其能快速或自動(dòng)更換和調(diào)整

5)

刀具應(yīng)配有其工作狀態(tài)的在線檢測與報(bào)警裝置

6)

應(yīng)盡可能地采用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化的刀具,以便于刀具的自動(dòng)化管理

分為:標(biāo)準(zhǔn)刀具和專用刀具。在以自動(dòng)生產(chǎn)線為代表的剛性自動(dòng)化生產(chǎn)中，應(yīng)盡可能提高刀具的專用化程度，以取得最佳的總體效益。而在以數(shù)控機(jī)床、加工中心為主體構(gòu)成的柔性自動(dòng)化加工系統(tǒng)中，為了提高加工的適應(yīng)性，同時(shí)考慮到加工設(shè)備的刀庫容量有限，應(yīng)盡量減少使用專用刀具，而選用通用標(biāo)準(zhǔn)刀具、刀具標(biāo)準(zhǔn)組合件或模塊式刀具。

選用原則如下：

1）

為了提高刀具的耐用度和可靠性，應(yīng)盡量選用各種高性能、高效率、長壽命的刀具材料制成的刀具

2）

應(yīng)選用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具的結(jié)構(gòu)

3）

為了集中工序，提高生產(chǎn)率及保證加工精度，應(yīng)盡可能采用復(fù)合刀具

4）

應(yīng)盡量采用各種高效刀具

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自動(dòng)化換刀系統(tǒng)的類型、組成與特點(diǎn)：

能夠自動(dòng)地更換加工中所用刀具的裝置稱為自動(dòng)換刀裝置，簡稱ATC

1）主軸與刀庫合為一體的自動(dòng)換刀裝置

若干根主軸安裝在一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)塔頭上，每根主軸對(duì)應(yīng)一把可旋轉(zhuǎn)的刀具。

這種自動(dòng)換刀裝置的刀庫與主軸合為一體，機(jī)床結(jié)構(gòu)較為簡單，且由于省去了刀具在刀庫與主軸間的交換等一系列復(fù)雜的操作過程，從而縮短了換刀時(shí)間，并提高了換刀的可靠性。

2）主軸與刀庫分離的自動(dòng)換刀裝置

這種換刀裝置配備有獨(dú)立的刀庫，因此又稱為帶刀庫的自動(dòng)換刀裝置。它由刀庫、刀具交換裝置以及主軸等組成。獨(dú)立的刀庫可以存放數(shù)量較多的刀具，因而能夠適應(yīng)復(fù)雜零件多工序加工，由于只有一根主軸，因此全部刀具都應(yīng)具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)刀柄。主軸部件上有刀具的自動(dòng)裝卸機(jī)構(gòu)來保證刀具的自動(dòng)更換。當(dāng)需要某一刀具進(jìn)行切削加工時(shí)，將該刀具自動(dòng)地從刀庫交換到主軸上，切削完畢后將用過的刀具自動(dòng)地從主軸取下放回刀庫

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排屑裝置類型：帶式排屑裝置、刮板式排屑裝置、螺旋排屑裝置

2.領(lǐng)會(huì)：

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加工設(shè)備采用輔具的必要性和基本要求

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自動(dòng)化刀具裝夾機(jī)構(gòu)與特點(diǎn)

為了充分發(fā)揮自動(dòng)化加工設(shè)備應(yīng)有的效率，必須要配備一套標(biāo)準(zhǔn)的裝夾機(jī)構(gòu)。

比較完善的的工具系統(tǒng)主要有：

鏜銑類數(shù)控機(jī)床用工具系統(tǒng)（“TSG”系統(tǒng)）：有整體和模塊兩種不同的結(jié)構(gòu)型式。整體式結(jié)構(gòu)是每把工具的柄部與夾持工具的工作部分連成一體，因此不同品種和規(guī)格的工作部分都必須加工出一個(gè)能與機(jī)床連接的柄部，致使工具的規(guī)格、品種繁多，給生產(chǎn)、使用和管理都帶來不便；模塊式工具系統(tǒng)是把工具的柄部和工作部分分割開來，制成各種系列化的模塊，然后經(jīng)過不同規(guī)格的中間模塊，可組裝成一套套不同規(guī)格的工具。這樣既便于制造、使用與保管，又能以最少工具庫存來滿足不同零件的加工要求。

車床類數(shù)控機(jī)床用工具系統(tǒng)（BTS系統(tǒng)）：車削加工的工具系統(tǒng)一般由機(jī)床刀架、快換刀夾及其基座和預(yù)調(diào)刀頭等組成。該系統(tǒng)刀夾分為非動(dòng)力刀夾和動(dòng)力刀夾（動(dòng)力刀夾柄部與非動(dòng)力刀夾刀柄部基本結(jié)構(gòu)相同，但它通過柄部內(nèi)軸傳遞動(dòng)力驅(qū)動(dòng)刀夾旋轉(zhuǎn)）

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自動(dòng)化換刀系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的工作原理

1）

回轉(zhuǎn)刀架

常用于數(shù)控車床，是用轉(zhuǎn)塔頭各刀座來安裝或夾持各種不同用途的刀具，通過轉(zhuǎn)塔頭的旋轉(zhuǎn)分度來實(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動(dòng)換刀動(dòng)作。它的形式一般有立軸式和臥軸式。

2）

通過主軸換刀

在如今的小型FMS中，通常利用機(jī)床主軸作為過渡裝置，將容納少量刀具（5-10把）的裝載刀架設(shè)計(jì)得便于主軸的抓取，先由刀具運(yùn)載工具將該裝載刀架送到機(jī)床工作臺(tái)上，然后利用主軸和工作臺(tái)的相對(duì)移動(dòng)，將刀具裝入機(jī)床主軸，再通過機(jī)床自身的自動(dòng)換刀裝置，將刀具一個(gè)個(gè)地裝入機(jī)床刀庫。

3）

利用機(jī)械手換刀

換刀機(jī)械手因具有靈活性大、換刀時(shí)間短的特點(diǎn)，所以應(yīng)用最為廣泛。換刀機(jī)械手按刀具夾持器的數(shù)量，又可分為單臂式機(jī)械手和雙臂式機(jī)械手。這些機(jī)械手能夠完成抓刀、拔刀、回轉(zhuǎn)、換刀以及返回等全部動(dòng)作過程。

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切屑及切削液處理裝置的工作方式與特點(diǎn)：

切削液的凈化處理就是將它在工作中帶入的碎屑、砂輪粉末等雜質(zhì)及時(shí)清除。常用的方法有過濾法和分離法。過濾法是使用多孔材料制成過濾器，以除去在工作中切削液產(chǎn)生的雜質(zhì)。分離法是應(yīng)用重力沉淀、慣性分離、磁性分離、渦旋分離等裝置，除去污液中的雜質(zhì)。

1）

帶刮板式排屑裝置的處理裝置：這種方法適用于切削液沖洗切屑而在自動(dòng)線上不使用任何排屑裝置的場合2）

負(fù)壓式紙帶過濾裝置：這種裝置不需要專門的真空泵就能自然形成負(fù)壓，是一種較好的切削液過濾凈化裝置

第六章

檢測過程自動(dòng)化

二、考核要求

1.識(shí)記：

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檢測技術(shù)的基本要求

制造過程的檢測技術(shù)就是采用人工或自動(dòng)的檢測手段，通過各種檢測工具或自動(dòng)化檢測裝置，為控制加工過程、產(chǎn)品質(zhì)量等提供必要的參數(shù)和數(shù)據(jù)。這些參數(shù)和數(shù)據(jù)可以是幾何的、工藝的或物理的。

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檢測裝置類型與主要的自動(dòng)化檢測方法：

檢測裝置類型：用于工件的尺寸、形狀檢測、用于工件表面粗糙度檢測、用于刀具磨損或破損的監(jiān)測、也有利用切削力、切削力矩、切削功率對(duì)刀具磨損進(jìn)行檢測的測量裝置

自動(dòng)化檢測方法：

優(yōu)點(diǎn)：檢測時(shí)間短并可與加工時(shí)間重合，使生產(chǎn)率進(jìn)一步提高；排除檢測中人為的觀測誤差和操作水平的影響；迅速及時(shí)地提供產(chǎn)品質(zhì)量信息和有價(jià)值的數(shù)據(jù)，以便對(duì)加工系統(tǒng)中工藝參數(shù)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，為加工過程的實(shí)時(shí)控制提供了條件。

1）

產(chǎn)品精度檢測（被動(dòng)檢測）：在工件加工完成后，按驗(yàn)收的技術(shù)條件進(jìn)行驗(yàn)收和分組。這種方法只能發(fā)現(xiàn)廢品，不能預(yù)防廢品的產(chǎn)生。對(duì)零件質(zhì)量影響非常小。

2）

工藝過程精度檢測（主動(dòng)檢測）：能預(yù)防廢品的產(chǎn)生，從工藝上保證所需的精度。檢測對(duì)象一般是加工設(shè)備和生產(chǎn)工藝過程。工藝過程精度檢測能根據(jù)檢測結(jié)果，比較最終工件的尺寸要求，并通過檢測裝置，自動(dòng)地控制基礎(chǔ)加工過程，使之適應(yīng)加工條件的變化，從而防止廢品的產(chǎn)生。

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加工尺寸的檢測方法：

1）

離線檢測：在自動(dòng)化制造系統(tǒng)生產(chǎn)線以外進(jìn)行檢測，其檢測周期長，難以及時(shí)反饋質(zhì)量信息

2）

過程中檢測：這種檢測是在工序內(nèi)部，即工步或走刀之間，利用機(jī)床上裝備的測頭檢測工件的幾何精度或標(biāo)定工件零點(diǎn)和刀具尺寸。檢測結(jié)果直接輸入機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，修正機(jī)床運(yùn)動(dòng)參數(shù)，保證工件加工質(zhì)量

3）

在線檢測：是利用坐標(biāo)測量機(jī)綜合檢測經(jīng)過加工后機(jī)械零件的幾何尺寸與形狀位置精度。

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自動(dòng)在線檢測及補(bǔ)償?shù)幕靖拍睿?/p>

補(bǔ)償：指在兩次換刀之間進(jìn)行的刀具多次微量調(diào)整，以補(bǔ)償?shù)度幸蚰p對(duì)工件加工尺寸帶來的影響。每次補(bǔ)償量的大小取決于工件的精度要求（尺寸公差帶的大小和刀具的磨損情況）。每次的補(bǔ)償量愈小，獲得的補(bǔ)償精度就愈高，工件尺寸的分散范圍愈小，l

刀具自動(dòng)識(shí)別和自動(dòng)測量的基本概念

自動(dòng)識(shí)別：是指在加工過程中能在線識(shí)別出切削狀態(tài)（刀具磨損、破損、切屑纏繞以及切削顫振等）

自動(dòng)測量：通過對(duì)刀具磨損量分類，建立在不同刀具磨損類別下的數(shù)學(xué)模型，用來描述電流與切削參數(shù)和刀具磨損狀態(tài)的關(guān)系。根據(jù)檢測電流對(duì)刀具磨損狀態(tài)進(jìn)行分類，從而識(shí)別刀具磨損狀態(tài)。

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加工設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的組成、分類及故障診斷概念

組成：

信號(hào)監(jiān)測：信號(hào)檢測是監(jiān)控系統(tǒng)的首要一步，加工過程的許多狀態(tài)信號(hào)從不同角度反映加工狀態(tài)的變化

特征提取：是對(duì)檢測信號(hào)的進(jìn)一步加工處理，從大量檢測信號(hào)中提取出與加工狀態(tài)變化相關(guān)的特征參數(shù)，目的在于提高信號(hào)的信噪比，增加系統(tǒng)的抗干擾能力。

狀態(tài)識(shí)別：實(shí)質(zhì)上是通過建立合理的識(shí)別模型，根據(jù)所獲取加工狀態(tài)的特征參數(shù)對(duì)加工過程的狀態(tài)進(jìn)行分類判斷

決策和控制：根據(jù)狀態(tài)識(shí)別的結(jié)果，在決策模型指導(dǎo)下對(duì)加工狀態(tài)中出現(xiàn)的故障做出判決，并進(jìn)行相應(yīng)的控制和調(diào)整

分類：機(jī)床狀態(tài)監(jiān)控、刀具狀態(tài)監(jiān)控、加工過程監(jiān)控、加工工件質(zhì)量監(jiān)控

診斷就是對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)做出判斷

2.領(lǐng)會(huì)：

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檢測裝置的基本組成和應(yīng)用：

機(jī)械制造過程所使用的自動(dòng)化檢測裝置的范圍是極其廣泛的。從制品（零件、部件和產(chǎn)品）的尺寸、形狀、缺陷、性能等的自動(dòng)測量，到成品生產(chǎn)過程各階段上的質(zhì)量控制；從對(duì)各種工藝過程及其設(shè)備的調(diào)節(jié)與控制，到實(shí)現(xiàn)最佳條件的自動(dòng)生產(chǎn)，其中每一方面都離不開自動(dòng)檢測技術(shù)。

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加工過程的在線檢測與自動(dòng)調(diào)整的基本要求與方式

自動(dòng)在線檢測：指在設(shè)備運(yùn)行、生產(chǎn)不停頓的情況下，根據(jù)信號(hào)處理的基本原理，跟蹤并掌握設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)測未來的狀況并根據(jù)出現(xiàn)的情況對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行必要的調(diào)整。

1）自動(dòng)檢測：指主動(dòng)自動(dòng)檢測，即加工中測量儀與機(jī)床、刀具、工件等設(shè)備組成閉環(huán)系統(tǒng)。通過在線檢測裝置將測得的工件尺寸變化量經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換和放大后送至控制器，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)加工過程進(jìn)行控制。

2）機(jī)床監(jiān)測：檢測系統(tǒng)從機(jī)床上安裝的傳感元件獲得有關(guān)機(jī)床、產(chǎn)品以及加工過程的信息。機(jī)床監(jiān)測的基本方法是將機(jī)床上反饋來的監(jiān)測數(shù)據(jù)與機(jī)床輸入的技術(shù)數(shù)據(jù)相比較，并利用比較的差值對(duì)機(jī)床進(jìn)行優(yōu)化控制。

3）自適應(yīng)控制：指加工系統(tǒng)能自動(dòng)適應(yīng)客觀條件的變化而進(jìn)行相應(yīng)的自我調(diào)節(jié)。

自動(dòng)調(diào)整：在不停機(jī)的狀態(tài)下，以檢測的工件尺寸作為信號(hào)，控制補(bǔ)償裝置，實(shí)現(xiàn)脈動(dòng)補(bǔ)償。分為硬件補(bǔ)償和軟件補(bǔ)償。硬件補(bǔ)償是由測量系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的誤差補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)；軟件補(bǔ)償主要是針對(duì)像三坐標(biāo)測量機(jī)和數(shù)控加工中心這樣結(jié)構(gòu)復(fù)雜的設(shè)備。

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刀具尺寸測量控制系統(tǒng)的組成與基本要求:

在自動(dòng)化的制造系統(tǒng)中，必須設(shè)置刀具磨損、破損的檢測與監(jiān)控裝置，以防止發(fā)生工件成批報(bào)廢和設(shè)備損壞事故。

1）

直接測量法

直接測量法就是直接檢測刀具的磨損量，并通過控制系統(tǒng)控制補(bǔ)償機(jī)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償，保證各加工表面應(yīng)具有的尺寸精度。

2）

間接測量法

在大多數(shù)切削加工過程中，刀具的磨損量往往因?yàn)楸还ぜ?、切屑等所遮蓋而很難直接測量。目前對(duì)刀具磨損的測量，更多的是采用間接測量方式。

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加工設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)控與診斷的方法

診斷就是對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)做出判斷。

1）

狀態(tài)量的監(jiān)測：用適當(dāng)?shù)膫鞲衅鲗?shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)是否正常的狀態(tài)參數(shù)。

2）

加工設(shè)備運(yùn)行異常的判別：將狀態(tài)量的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男畔⑻幚?，判斷是否出現(xiàn)設(shè)備異常的信號(hào)。

3）

設(shè)備故障原因的識(shí)別：識(shí)別故障原因是故障診斷中最難、最耗時(shí)的工作。

4）

控制決策：找出故障發(fā)生的地點(diǎn)及原因后，就要對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修，排除故障，保證設(shè)備能夠正常工作。

狀態(tài)監(jiān)測是故障診斷的基礎(chǔ)，故障診斷是對(duì)監(jiān)測結(jié)果的進(jìn)一步分析和處理，而控制決策是在監(jiān)測和診斷基礎(chǔ)上做出的。因此，三者之間必須緊密集成在一起。

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相關(guān)檢測技術(shù)的特點(diǎn)

一、無損探傷檢測技術(shù)

無損探傷檢測是在不破壞或損傷原材料和工件等受檢對(duì)象的前提下，測定和評(píng)價(jià)物質(zhì)內(nèi)部或外表的物理和力學(xué)性能，包括各類缺陷和其他技術(shù)參數(shù)的綜合性應(yīng)用技術(shù)，對(duì)于控制和改進(jìn)生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量，保證材料、零件和產(chǎn)品的可靠性及提高生產(chǎn)率起著關(guān)鍵的作用。

1）在生產(chǎn)過程質(zhì)量控制中的無損檢測，即應(yīng)用于產(chǎn)品的質(zhì)量管理。它可以剔除每道生產(chǎn)工序中的不合格產(chǎn)品，并把檢測結(jié)果反饋到生產(chǎn)工藝中去，指導(dǎo)和改進(jìn)生產(chǎn)，監(jiān)督產(chǎn)品的質(zhì)量。

2）用于成品的質(zhì)量控制，即用于出廠前的成品檢驗(yàn)和用戶驗(yàn)收檢驗(yàn)。它主要是檢驗(yàn)產(chǎn)品是否達(dá)到設(shè)計(jì)性能，能否安全使用。

3）是在產(chǎn)品使用過程中的檢測，即維護(hù)檢驗(yàn)。它是用戶在使用產(chǎn)品或設(shè)備的過程中，經(jīng)常地或定期地檢查是否出現(xiàn)危險(xiǎn)性缺陷而采用無損檢測方法。

包含：磁粉探傷檢測、超聲波探傷檢測、射線探傷檢測、渦流探傷檢測

二、氣密性檢測技術(shù)

氣密性檢測是電子、機(jī)械、化工及其他科研產(chǎn)品中常用的質(zhì)檢項(xiàng)目。氣密性通常是指具有一定幾何空間容器的密閉程度，對(duì)于大部分有氣密性要求的檢測件，氣體的泄漏量是一個(gè)小量。

1）干式氣密性檢測

（1）壓降法：在被測工件的內(nèi)腔中充入一定的氣體，如果存在泄漏，則過段時(shí)間壓力會(huì)下降

（2）流量測量法：

（3）氦氣泄漏檢測法：在被測工件的內(nèi)腔中重加氦氣，然后用傳感器檢測泄漏處的氦氣，以檢查氣密性

（4）壓差式泄漏檢測法

2）濕式氣密性檢測

濕式氣密性檢測是一種傳統(tǒng)的方法，又稱濕式浸水法，即在被檢測工件的密封腔內(nèi)充入一定壓力的氣體，然后浸入水中，由工人來觀察是否有氣泡產(chǎn)生。

第七章

裝配自動(dòng)化

二、考核要求

1.識(shí)記：

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裝配自動(dòng)化的目的：

提高生產(chǎn)效率、降低成本，保證機(jī)械產(chǎn)品的裝配質(zhì)量和穩(wěn)定性，并力求避免裝配過程中受到人為因素的影響而造成質(zhì)量缺陷，減輕或取代特殊條件下的人工裝配勞動(dòng)，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，保證操作安全。

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裝配自動(dòng)化的基本要求：

1）

生產(chǎn)綱領(lǐng)穩(wěn)定，且年產(chǎn)量大、批量大，零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化程度較高

2）

產(chǎn)品具有較好的自動(dòng)裝配工藝性

3）

實(shí)現(xiàn)裝配自動(dòng)化以后，經(jīng)濟(jì)上合理，生產(chǎn)成本降低

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自動(dòng)裝配工藝設(shè)計(jì)的一般要求

自動(dòng)裝配的工藝要求要比人工裝配的工藝要求復(fù)雜得多。為使自動(dòng)裝配工藝設(shè)計(jì)先進(jìn)可靠，經(jīng)濟(jì)合理，在設(shè)計(jì)中應(yīng)滿足以下幾個(gè)要求：

1）

保證裝配工作循環(huán)的節(jié)拍同步

2）

除正常傳送外，宜避免或減少裝配基礎(chǔ)件的位置變動(dòng)

3）

要合理選擇裝配基準(zhǔn)面

4）

對(duì)裝配件要進(jìn)行分類

5）

關(guān)鍵件和復(fù)雜件的自動(dòng)定向

6）

易纏繞零件要能進(jìn)行定量隔離

7）

精密配合副要進(jìn)行分組選配

8）

要合理確定裝配的自動(dòng)化程度

9）

要注意不斷提高裝配自動(dòng)化水平

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自動(dòng)裝配的基本原理及特點(diǎn)

1）

單工位裝配

全部裝配工作都在一個(gè)固定的工位完成，基礎(chǔ)件和配合件都不需要傳輸

2）固定工位順序裝配

將裝配工作分為幾個(gè)裝配單元，將它們的位置固定并相鄰布置，在每個(gè)工位上都完成全部裝配工作，即使某個(gè)工位出了故障也不會(huì)影響整個(gè)裝配工作

3）固定工位流水裝配

與固定工位順序裝配的方式類似，主要區(qū)別在于裝配過程沒有時(shí)間間隔

4）裝配車間

將裝配工作集中于一個(gè)車間進(jìn)行，只適用于特殊的裝配方法，如焊接、壓接等

5）巢式裝配

幾個(gè)裝配單元沿圓周布置，沒有確定的裝配順序，裝配流程的方向也可能發(fā)生變化

6）移動(dòng)的順序裝配

裝配工位按照裝配工藝流程設(shè)置，裝配過程中相互之間既可以沒有固定的時(shí)間聯(lián)系，也可以存在一定的時(shí)間聯(lián)系，但可以有時(shí)間間隔

7）移動(dòng)的流水裝配

裝配工位按裝配操作的順序設(shè)置，它們之間有確定的時(shí)間聯(lián)系且沒有時(shí)間間隔。此時(shí)，裝配單元的傳輸需要適當(dāng)?shù)逆準(zhǔn)絺鬏敊C(jī)構(gòu)。

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自動(dòng)裝配機(jī)械的基本形式及特點(diǎn)

自動(dòng)裝配分為：單工位和多工位，可根據(jù)裝配產(chǎn)品的復(fù)雜程度和生產(chǎn)率的要求而定。

1）

單工位裝配機(jī)

是指所有裝配操作都可以在一個(gè)位置上完成，適用于兩到三個(gè)零部件的裝配，也容易適應(yīng)零件產(chǎn)量的變化，比較適合于在基礎(chǔ)件的上方定位并進(jìn)行裝配操作

2）

多工位裝配機(jī)

對(duì)有3個(gè)以上零部件的產(chǎn)品通常用多工位裝配機(jī)進(jìn)行裝配，設(shè)備上的許多裝配操作必須由各個(gè)工位分別承擔(dān)，這就需要設(shè)置工件傳送系統(tǒng)，按傳送系統(tǒng)型式要求可選用回轉(zhuǎn)型、直進(jìn)型或環(huán)行型布置形式。

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柔性裝配系統(tǒng)的組成與特點(diǎn)

由裝配機(jī)器人系統(tǒng)和外圍設(shè)備組成。這些外圍設(shè)備可以根據(jù)具體的裝配任務(wù)來選擇，為保證裝配機(jī)器人完成裝配任務(wù)，其通常包括：靈活的物料搬運(yùn)系統(tǒng)、零件自動(dòng)供料系統(tǒng)、工具（手指）自動(dòng)更換裝置及工具庫、視覺系統(tǒng)、基礎(chǔ)件系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。

2.領(lǐng)會(huì)：

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實(shí)現(xiàn)裝配自動(dòng)化的途徑：

1）

借助先進(jìn)技術(shù)，改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)：盡量減少產(chǎn)品單個(gè)零件的數(shù)量；改善產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)工藝性。

2）

研究和開發(fā)新的裝配工藝和方法：在當(dāng)前的生產(chǎn)技術(shù)條件下，對(duì)某些產(chǎn)品，研究利用機(jī)器人、剛性自動(dòng)化裝配設(shè)備與人工結(jié)合的方法，不能盲目追求全盤自動(dòng)化

3）

盡快實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝配設(shè)備與FAS的國產(chǎn)化：在引進(jìn)外來技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝配設(shè)備的國產(chǎn)化。

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自動(dòng)裝配條件下的結(jié)構(gòu)工藝性分析

自動(dòng)裝配工藝性好的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)能使自動(dòng)裝配過程簡化，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定向和自我檢測，簡化自動(dòng)裝配設(shè)備，保證裝配質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。反之，如果裝配工藝性不好，自動(dòng)裝配質(zhì)量問題就可能長期難以解決?？煽康慕鉀Q途徑是在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)加強(qiáng)工藝性審查，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)最大限度地具有自動(dòng)裝配工藝性。零件的結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)符合以下三項(xiàng)原則：

1）

便于自動(dòng)給料

2）

有利于零件自動(dòng)傳送

3）

有利于自動(dòng)裝配作業(yè)

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自動(dòng)裝配機(jī)的裝入和聯(lián)結(jié)概念

1）

裝入自動(dòng)化

裝入工序自動(dòng)化要求裝入工件經(jīng)定向和傳送到裝入工位后，通過裝入機(jī)構(gòu)在裝配基礎(chǔ)件上對(duì)準(zhǔn)、裝入。常用裝入方式有重力裝入、機(jī)械推入、機(jī)動(dòng)夾入三種。

2）螺紋聯(lián)接自動(dòng)化

包括螺母、螺釘?shù)鹊淖詣?dòng)傳送、對(duì)準(zhǔn)、擰入和擰緊。此外，根據(jù)工藝需要擰松、擰出已聯(lián)接的螺紋聯(lián)接件也屬于這個(gè)范圍

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自動(dòng)裝配線工位間的傳送方式、傳送裝置的結(jié)構(gòu)形式及選擇

裝配基礎(chǔ)件在工位間的傳送方式有連續(xù)傳送和間歇傳送兩類。

連續(xù)傳動(dòng)：裝配基礎(chǔ)件連續(xù)傳送，工位上裝配工作頭也隨之同步移動(dòng)，過程中，工件連續(xù)恒速傳送，裝配作業(yè)與傳送過程重合，故生產(chǎn)速度高，節(jié)奏性強(qiáng)，但不便采用固定式裝配機(jī)械，裝配時(shí)工作頭和工件之間相對(duì)定位有一定困難，一般用于小型簡單工件裝配。

間歇傳送：裝配基礎(chǔ)件由傳送裝置按節(jié)拍時(shí)間進(jìn)行傳送，裝配對(duì)象停在工作位上進(jìn)行裝配，作業(yè)一完成即傳送至下一工位，便于采用固定式裝配機(jī)械，避免裝配作業(yè)受傳送平穩(wěn)性影響。按時(shí)間特征分為：同步傳送和非同步傳送。

傳送裝置結(jié)構(gòu)分為：水平型和垂直型。采用何種型式，主要取決于生產(chǎn)綱領(lǐng)、裝配基礎(chǔ)件和產(chǎn)品（或部件）的尺寸和重量、裝配精度和定位精度、裝配工作頭對(duì)裝配對(duì)象的工作方向、操作作用力和驅(qū)動(dòng)要求等

水平型有回轉(zhuǎn)式、直進(jìn)式和環(huán)行式三種布置方式，適宜于裝配起點(diǎn)和終點(diǎn)相互靠近以及寬而不長的車間。

垂直型有回轉(zhuǎn)式、直進(jìn)式兩種布置方式。垂直型常用于直線配置的裝配線，裝配對(duì)象沿直線軌道移動(dòng)，各工位沿直線排列。

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裝配中的自動(dòng)檢測與控制技術(shù)：

1）自動(dòng)檢測

為使裝配工作正常進(jìn)行并保證裝配質(zhì)量，在大部分裝配工位后一般均宜設(shè)置自動(dòng)檢測工位，將檢測結(jié)果轉(zhuǎn)換為信號(hào)輸出，經(jīng)放大或直接驅(qū)動(dòng)控制裝置，使必要的裝配動(dòng)作能夠聯(lián)鎖保護(hù)，保證裝配過程安全可靠。

裝配過程中的自動(dòng)檢測，按作用分有主動(dòng)檢測和被動(dòng)檢測兩類。主動(dòng)檢測是參與裝配過程、影響裝配質(zhì)量和效率的自動(dòng)檢測，能預(yù)防生成廢品；被動(dòng)檢測則是僅供判斷和確定裝配質(zhì)量的自動(dòng)檢測。

2）

自動(dòng)控制

自動(dòng)裝配系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)要求如下：

（1）控制裝配基礎(chǔ)件的傳送和準(zhǔn)確定位；

（2）控制和完成包括裝配件的給料裝置、上料過程的全部工作循環(huán)在內(nèi)的裝配作業(yè)過程；

（3）控制關(guān)鍵性的裝配工序和自動(dòng)裝配裝置的安全保護(hù)、聯(lián)鎖和報(bào)警；

（4）控制經(jīng)自動(dòng)檢測后發(fā)出的各種信號(hào)及其相應(yīng)的安全保護(hù)、聯(lián)鎖和報(bào)警；

（5）應(yīng)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、半自動(dòng)和人工調(diào)整三種狀態(tài)的控制；

（6）要求控制系統(tǒng)所選用的控制器元件慣性小，靈敏度高；

（7）控制系統(tǒng)應(yīng)保證自動(dòng)裝配系統(tǒng)的給料、傳送、裝配作業(yè)相互協(xié)調(diào)、同步和聯(lián)鎖。

目前主要采用順序控制系統(tǒng)，在自動(dòng)檢測中有少部分采用線性反饋控制系統(tǒng)的定值調(diào)節(jié)控制方式。

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柔性裝配系統(tǒng)的基本形式

兩種型式：模塊積木式柔性裝配系統(tǒng)、以裝配機(jī)器人為主體的可編程柔性裝配系統(tǒng)。按其結(jié)構(gòu)又可分為三種：

（1）柔性裝配單元（FAC）

這種單元借助一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)器人，在一個(gè)固定工位上按照程序來完成各種裝配工作；

（2）多工位的柔性同步系統(tǒng)

這種系統(tǒng)各自完成一定的裝配工作，由傳送機(jī)構(gòu)組成固定或?qū)Ｓ玫难b配線，采用計(jì)算機(jī)控制，各自可編程序和可選工位，因而具有柔性。

（3）組合結(jié)構(gòu)的柔性裝配系統(tǒng)

這種結(jié)構(gòu)通常要具有三個(gè)以上裝配功能，是由裝配所需的設(shè)備、工具和控制裝置組合而成，可封閉或置于防護(hù)裝置內(nèi)。

第八章

工業(yè)機(jī)器人

二、考核要求

1.識(shí)記：

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工業(yè)機(jī)器人的基本知識(shí)

工業(yè)機(jī)器人是一種能模擬人的手、臂的部分動(dòng)作,按照預(yù)定的程序、軌跡及其它要求,實(shí)現(xiàn)抓取、搬運(yùn)工件或操作工具的自動(dòng)化裝置。

組成：

執(zhí)行機(jī)構(gòu)：一種具有和人手臂有相似的動(dòng)作功能，可在空間抓放物體或執(zhí)行其它操作的機(jī)械裝置

控制系統(tǒng)：用來控制機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)按規(guī)定要求動(dòng)作，分為開環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：按照控制系統(tǒng)發(fā)出的控制指令將信號(hào)放大，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置

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控制方式與要求

點(diǎn)位控制：采用點(diǎn)位控制的機(jī)器人，其運(yùn)動(dòng)為空間點(diǎn)到點(diǎn)之間的直線運(yùn)動(dòng)，不涉及兩點(diǎn)之間的移動(dòng)軌跡，只在目標(biāo)點(diǎn)處控制機(jī)器人末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)。這種控制方式簡單，適用于上下料、點(diǎn)焊等作業(yè)。

連續(xù)軌跡控制：采用連續(xù)軌跡控制的機(jī)器人，其運(yùn)動(dòng)軌跡可以是空間的任意連續(xù)曲線。機(jī)器人在空間的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程都要控制，末端執(zhí)行器在空間任何位置都可以控制姿態(tài)。

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工業(yè)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

機(jī)械系統(tǒng)又稱機(jī)械操作臂

組成：

末端執(zhí)行器：是直接執(zhí)行作業(yè)任務(wù)的裝置，大多數(shù)末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)和尺寸是依據(jù)其不同作業(yè)任務(wù)要求來設(shè)計(jì)的，從而形成了多種多樣的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)用途可：機(jī)械式夾持器、吸附式末端執(zhí)行器和專用工具。

手腕：手腕是連接末端執(zhí)行器和手臂的部件，作用是調(diào)整或改變末端執(zhí)行器方位

手臂：作用是把物料運(yùn)送到工作范圍內(nèi)的給定位置上。機(jī)器人一般由大臂和小臂組成，其手臂完成伸縮運(yùn)動(dòng)、回轉(zhuǎn)、升降或上下擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)

機(jī)座組成：是機(jī)器人的基礎(chǔ)部分，起支承作用，可分為固定式和移動(dòng)式兩類。固定式用于以機(jī)器人為中心的場合。移動(dòng)式可采用在AGV上設(shè)置機(jī)器人來實(shí)現(xiàn),用于柔性物流系統(tǒng)物料的傳送

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工業(yè)機(jī)器人的位置、姿態(tài)及控制方式概念

工業(yè)機(jī)器人的主要任務(wù)就是精確和可重復(fù)地將末端執(zhí)行器從一個(gè)方位移到另一個(gè)方位。

機(jī)器人是一個(gè)空間機(jī)構(gòu)，可以采用空間坐標(biāo)變換原理以及坐標(biāo)變換的矩陣解析方法來建立描述各構(gòu)件之間相對(duì)位置和姿態(tài)的矩陣方程。

1）

位置描述：在描述機(jī)器人各構(gòu)件及物料之間的關(guān)系時(shí)，首先建立各種坐標(biāo)系，用位置矢量描述空間某一點(diǎn)的位置

2）

方位描述：為了研究機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)與控制，除了要表示機(jī)器人構(gòu)件上點(diǎn)的位置，還需要表示該構(gòu)件的方位

3）

位姿描述：機(jī)器人構(gòu)件的位姿是指在該構(gòu)件的特征點(diǎn)上（重心或幾何中心）建立坐標(biāo)系｛B｝，在｛B｝坐標(biāo)系中描述的該構(gòu)件方位就是位姿

機(jī)器人的示教再現(xiàn)控制：是指控制系統(tǒng)可以通過示教操縱盒或手把手將動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)速度、位置等信息用一定的方法預(yù)先教給機(jī)器人，由機(jī)器人的記憶裝置將這些信息自動(dòng)記錄在隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）、磁盤等存儲(chǔ)器中，當(dāng)需要再現(xiàn)時(shí)，重放存儲(chǔ)器中的信息內(nèi)容。如需改變作業(yè)內(nèi)容，只需重新示教一次就行。分集中示教和分離示教。

機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制：是指機(jī)器人的末端執(zhí)行器從一點(diǎn)到另一點(diǎn)的過程中，對(duì)其位置、速度和加速度的控制。由于機(jī)器人末端執(zhí)行器的位姿是由各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，因此，對(duì)其運(yùn)動(dòng)控制實(shí)際上是通過控制關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。第一步是關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)伺服命令的生成，第二步是關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的伺服控制

2.領(lǐng)會(huì)：

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工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用

1）

搬運(yùn)機(jī)器人：主要完成物料的傳送工作和機(jī)床上下料

2）

裝配機(jī)器人：隨著機(jī)器人智能程度的提高，裝配機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜產(chǎn)品的自動(dòng)裝配

3）

焊接機(jī)器人：是機(jī)器人的主要用途之一，按焊接作業(yè)的不同分為點(diǎn)焊、弧焊作業(yè)。點(diǎn)焊機(jī)器人可通過重新編程來調(diào)整空間點(diǎn)位，也可通過示教形式獲得新的空間點(diǎn)位，來滿足不同零件的需要，故特別適宜于小批量多品種的生產(chǎn)環(huán)境。弧焊作業(yè)由于其焊縫多為空間曲線，采用連續(xù)軌跡控制的機(jī)器人可代替部分人工焊接。

4）

噴漆機(jī)器人：能夠避免危害工人健康，提高噴涂質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。由于噴漆機(jī)器人具有編程和示教再現(xiàn)能力，因此它可適應(yīng)各種噴漆作業(yè)。

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工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式方法與特點(diǎn)

1）

機(jī)械式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：有可靠性高、運(yùn)行穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但也存在重量大、動(dòng)作平滑性差和噪聲大等缺點(diǎn)

2）

液/氣壓式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：

液壓傳動(dòng)平穩(wěn)，動(dòng)作靈敏，但對(duì)密封性要求較高，不宜在高溫或低溫現(xiàn)場工作，需配備一套液壓系統(tǒng)；

氣壓式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本原理與液壓式相同，由于傳遞介質(zhì)是氣體，氣壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)作迅速，價(jià)格低廉，由于空氣具有可壓縮性，導(dǎo)致工作速度穩(wěn)定性差，氣源壓力一般為0.7Mpa，因此抓取力小。

3）電氣式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：是目前機(jī)器人采用最多的一種。這類驅(qū)動(dòng)單元可以直接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，也可以通過諧波減速器裝置減速后驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單緊湊。

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機(jī)器人的先進(jìn)控制技術(shù)

1）

自適應(yīng)控制是指機(jī)器人依據(jù)周圍環(huán)境所獲得的信息來修正對(duì)自身的控制，這種控制器配有觸覺、力覺、接近覺、聽覺和視覺等傳感器，能夠在不完全確定或局部變化的環(huán)境中，保持與環(huán)境的自動(dòng)適用，并以各種搜索與自動(dòng)導(dǎo)引方式，執(zhí)行不同的循環(huán)作業(yè)。一般分為模型參考自適應(yīng)控制（基礎(chǔ)是選擇合適的參考模型和對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器調(diào)整反饋增益的自適應(yīng)算法，而自適應(yīng)算法由參考模型輸出與實(shí)際系統(tǒng)輸出之間的誤差驅(qū)動(dòng)）、自校正自適應(yīng)控制、線性攝動(dòng)自適應(yīng)控制

2）

智能控制：無需人的干預(yù)就能夠獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)智能機(jī)器人實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的自動(dòng)控制方式。1.智能控制是一種以知識(shí)表示的非數(shù)學(xué)廣義模型和以數(shù)學(xué)模型表示的混合控制過程；2.智能控制的核心是高層控制、即作業(yè)級(jí)控制。作業(yè)級(jí)控制的任務(wù)是對(duì)實(shí)際環(huán)境或過程進(jìn)行決策和規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)廣義問題求解；3.智能控制是一門邊緣交叉學(xué)科

3）